NL1028222C2 - Self-supporting and self-aligning vibration excitator. - Google Patents
Self-supporting and self-aligning vibration excitator. Download PDFInfo
- Publication number
- NL1028222C2 NL1028222C2 NL1028222A NL1028222A NL1028222C2 NL 1028222 C2 NL1028222 C2 NL 1028222C2 NL 1028222 A NL1028222 A NL 1028222A NL 1028222 A NL1028222 A NL 1028222A NL 1028222 C2 NL1028222 C2 NL 1028222C2
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- stinger
- sensor
- vibration
- receiving chamber
- force
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/18—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
- G10K11/24—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound for conducting sound through solid bodies, e.g. wires
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B3/00—Methods or apparatus specially adapted for transmitting mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
- Percussion Or Vibration Massage (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Description
^ φ^ φ
Titel: Zelfondersteunende en zelfuitlijnende trillingsexcitatorTitle: Self-supporting and self-aligning vibration excitator
De uitvinding heeft in zijn algemeenheid betrekking op apparatuur voor het verrichten van metingen aan het trillings-gedrag van objecten, zoals bijvoorbeeld carrosserie-delen van een auto. Daarbij wordt het te onderzoeken object, in het 5 hiernavolgende aangeduid als meetobjeet, in trilling gebracht, en kan bijvoorbeeld worden gemeten hoeveel geluid het onderdeel uitstraalt. Het meetobjeet wordt in trilling gebracht door op een wel-gedefinieerde plaats een oscillerende of althans dynamische kracht uit te oefenen. Om goed in staat 10 te zijn om een uitspraak te doen over het trillingsgedrag, is het gewenst dat men nauwkeurig weet aan welke kracht het meetobject is onderworpen, dat wil zeggen, de richting van die kracht en het verloop van de grootte van die kracht als functie van die tijd.The invention relates generally to equipment for performing measurements on the vibration behavior of objects, such as, for example, body parts of a car. The object to be investigated, hereinafter referred to as measuring object, is thereby vibrated, and it is possible, for example, to measure how much noise the component emits. The measuring object is made to vibrate by exerting an oscillating or at least dynamic force at a well-defined location. In order to be able to make a statement about the vibration behavior, it is desirable to know precisely which force the measuring object is subjected to, that is, the direction of that force and the course of the magnitude of that force as function of that time.
15 De onderhavige uitvinding heeft meer in het bijzonder betrekking op een apparaat dat bestemd is om te onderzoeken meetobjecten op een gecontroleerde wijze te onderwerpen aan een wel-gedefinieerde trillingskracht. Een dergelijk apparaat, dat in het hiernavolgende zal worden aangeduid als "trillings-20 excitator", wordt in dit vakgebied normaliter aangeduid met de Engelse term "shaker". Aangezien trillingsexcitatoren op zich bekend zijn, is het hier niet nodig om een uitgebreide bespreking daarvan te geven.The present invention relates more particularly to an apparatus intended for subjecting test objects to a well-defined vibration force in a controlled manner. Such an apparatus, which will hereinafter be referred to as "vibration excitator", is normally referred to in this art by the English term "shaker". Since vibration excitators are known per se, it is not necessary here to provide an extensive discussion thereof.
Een trillingsexcitator omvat een hoofdlichaam, dat een 25 relatief grote massa heeft, en dat bestemd is om te dienen als tegengewicht en/of om te worden ondersteund, bijvoorbeeld om te worden ondersteund door de vaste wereld of door het te onderzoeken meetobject. Voorts omvat een trillingsexcitator een dynamisch onderdeel dat bestemd is om een excitatie-30 koppeling tot stand te brengen tussen de trillingsexcitator en het te onderzoeken meetobject door het uitoefenen van een trillingskracht. Dit dynamische onderdeel, dat normaliter 1028222 2 wordt aangeduid met de Engelse term "stinger", kan ten opzichte van dat hoofdlichaam bewegen, en heeft elastische eigenschappen om te voorkomen dat het trillingsgedrag van het te onderzoeken meetobject wordt verstoord. Een trillings-5 excitator omvat voorts een aandrijforgaan, bijvoorbeeld een elektro-mechanische omzetter, een hydraulisch-mechanische omzetter, een pneumatisch-mechanische omzetter, welk aandrijforgaan op basis van een stuursignaal het hoofdlichaam en de stinger ten opzichte van elkaar laat bewegen, althans 10 een onderlinge kracht uitoefent op het hoofdlichaam en de stinger.A vibration excitator comprises a main body, which has a relatively large mass, and which is intended to serve as a counterweight and / or to be supported, for example to be supported by the fixed world or by the measuring object to be examined. Furthermore, a vibration excitator comprises a dynamic component which is intended to establish an excitation coupling between the vibration excitator and the measuring object to be examined by applying a vibration force. This dynamic part, which is normally referred to by the English term "stinger", can move relative to that main body, and has elastic properties to prevent the vibration behavior of the measurement object to be examined from being disturbed. A vibration excitator further comprises a drive member, for example an electro-mechanical converter, a hydraulic-mechanical converter, a pneumatic-mechanical converter, which drive element makes the main body and the stinger move relative to each other on the basis of a control signal, at least 10 exerts a mutual force on the main body and the stinger.
Om precies te kunnen meten hoe groot de uitgeoefende kracht is, en/of om precies te kunnen meten hoe groot de verplaatsing/versnelling van het meetobject ter plaatse van de 15 kracht is, is voorzien in één of meerdere sensoren, die kunnen zijn ingebouwd in de stinger.In order to be able to precisely measure how large the force exerted is, and / or to be able to precisely measure how large the displacement / acceleration of the measuring object is at the location of the force, one or more sensors are provided, which can be incorporated in the stinger.
Bestaande trillingsexcitatoren hebben enkele bezwaren en/of beperkingen.Existing vibration excitators have some objections and / or limitations.
Een eerste beperking betreft de grootte van de kracht die 20 kan worden overgedragen. Het is gewenst om in staat te zijn grotere krachten over te dragen, maar daarvoor is het nodig om het hoofdlichaam groter te maken en de trillingsamplitude van de stinger ten opzichte van het hoofdlichaam groter te maken, hetgeen meer ruimte vergt. Aangezien shakers worden toegepast 25 voor het testen van bestaande constructies, is er vaak slechts een beperkte ruimte beschikbaar, dus is het gewenst dat de afmetingen van de shaker zo klein mogelijk zijn.A first limitation concerns the magnitude of the force that can be transferred. It is desirable to be able to transmit greater forces, but for that it is necessary to make the main body larger and the vibration amplitude of the stinger relative to the main body larger, which requires more space. Since shakers are used to test existing structures, there is often only limited space available, so it is desirable that the dimensions of the shaker be as small as possible.
Voorts is het gewenst, dat een trillingsexcitator bruikbaar is voor alle locaties en oriëntaties. De meeste 30 bestaande trillingsexcitatoren zijn sléchts in een enkele of een gering aantal oriëntaties bruikbaar, en het is niet of alleen op ingewikkelde wijze mogelijk om een dergelijke bestaande trillingsexcitator in een willekeurige oriëntatie en op een willekeurige locatie te bevestigen aan een meetobject. 35 Goede trillingsexcitatoren zijn precisie-instrumenten met een hoge prijs. Een trillingsexcitator die in meerdere locaties en onder elke oriëntatie bruikbaar is, betekent een aanzienlijke kostenbesparing. Een probleem hierbij is, dat het hoofdlichaam van de trillingsexcitator zelf is onderworpen aan de zwaarte- 1 028222Furthermore, it is desirable that a vibration excitator be usable for all locations and orientations. Most existing vibration excitators are only usable in a single or a small number of orientations, and it is not possible, or only in a complex manner, to attach such an existing vibration excitator to a measurement object in a random orientation and at a random location. 35 Good vibration excitators are precision instruments with a high price. A vibration excitator that can be used in multiple locations and under any orientation means significant cost savings. A problem with this is that the main body of the vibration excitator itself is subjected to the gravitational force.
( I(I
3 kracht. Dit is in het bijzonder een probleem voor zelf-ondersteunende trillingsexcitatoren, dat wil zeggen trillings-excitatoren die alleen via de stinger zijn verbonden met het meetobject en waarvan het hoofdlichaam niet is ondersteund aan 5 de vaste wereld of aan het meetobject. In dat geval wordt het gewicht van het hoofdlichaam dus gedragen door de stinger,.die als gevolg daarvan kan vervormen, waarbij de vervorming afhankelijk is van de oriëntatie. Als gevolg van een dergelijke vervorming kan het gebeuren dat de uitgeoefende 10 kracht niet meer correct is uitgelijnd, hetgeen allerlei ongewenste effecten kan hebben die het onderzoeksresultaat ongunstig kunnen beïnvloeden. Om dergelijke vervormingen te voorkomen, zou men het hoofdlichaam via extra bevestigingsmiddelen kunnen bevestigen aan het meetobject, maar het 15 gebruik van dergelijke extra bevestigingsmiddelen heeft als -nadeel dat het aanbrengen van de trillingsexcitator ingewikkelder is en dat er een ongewenste invloed wordt uitgeoefend op het te onderzoeken meetobject.3 power. This is particularly a problem for self-supporting vibration excitators, that is, vibration excitators that are only connected via the stinger to the measurement object and whose main body is not supported on the fixed world or on the measurement object. In that case, the weight of the main body is thus carried by the stinger, which as a result can deform, the deformation depending on the orientation. As a result of such a distortion it can happen that the applied force is no longer correctly aligned, which can have all kinds of undesirable effects that can adversely affect the research result. To prevent such distortions, the main body could be attached to the measuring object via additional fastening means, but the use of such additional fastening means has the disadvantage that the application of the vibration excitator is more complicated and that an undesirable influence is exerted on the measuring object. investigate measurement object.
Opgemerkt wordt, dat er trillingsexcitatoren bestaan die 20 zelfondersteunend zijn, maar zonder stinger, zodat ze niet (of nauwelijks) doorzakken (uit positie komen) onder invloed van de zwaartekracht. Maar in dat geval kan het te onderzoeken meetobject niet vrij trillen, en wordt het trillingsgedrag van het te onderzoeken meetobject beïnvloed door de trillings-25 excitator.It is noted that vibration excitators exist that are self-supporting, but without a stinger, so that they do not sag (or hardly) sag (come out of position) under the influence of gravity. But in that case the measuring object to be examined cannot vibrate freely, and the vibration behavior of the measuring object to be examined is influenced by the vibration excitator.
De stinger dient zodanig ontworpen te zijn, dat deze in de trillingsrichting oscillerende druk- en trekkrachten kan overdragen, en in alle andere vrijheidsgraden (zoals translatie in transversale richting; en alle rotatie-30 richtingen) flexibel is om het meetobject in de betreffende richtingen zo min mogelijk te hinderen bij het uitoefenen van een vrije trilling en om krachtcomponenten in die betreffende richtingen te minimaliseren. Hierdoor is een trillingsexcitator kwetsbaar. In gebruik wordt het kracht-overdragende 35 uiteinde van de stinger door middel van lijm of door middel van een schroefverbinding of een andere verbinding vastgemaakt aan het meetobject. Bij het aanbrengen en het later verwijderen van de trillingsexcitator wordt de stinger onderworpen aan krachten die de stinger en/of de inwendige 1028222 4 constructie van het hoofdlichaam van de trillingsexcitator zouden kunnen beschadigen.The stinger should be designed such that it can transmit compressive and tensile forces oscillating in the direction of vibration, and is flexible in all other degrees of freedom (such as translation in transverse direction; and all directions of rotation) around the measurement object in the respective directions. hinder as little as possible when exercising a free vibration and to minimize force components in those directions. This makes a vibration excitator vulnerable. In use, the force-transmitting end of the stinger is attached to the measurement object by means of glue or by means of a screw connection or another connection. When applying and subsequently removing the vibration excitator, the stinger is subjected to forces that could damage the stinger and / or the internal structure of the main body of the vibration excitator.
Er bestaan trillingsexcitatoren waarbij een trillingssensor, die de door het meetobject uitgevoerde trillings-5 beweging meet, aan het meetobject moet worden bevestigd naast de stinger. Aangezien een dergelijke sensor alleen gevoelig is voor de trilling ter plaatse van zijn bevestigingspunt, is een nadeel van een dergelijke montage van de trillingssensor dat deze niet het trillingsgedrag ter plaatse van de door de 10 stinger belaste locatie kan meten. Er bestaan ook trillingsexcitatoren waarbij een trillingssensor is ingebouwd in het uiteinde van de stinger. Die trillingssensor ondervindt daarbij echter een invloed van de door de stinger uitgeoefende kracht, hetgeen het meetsignaal van de sensor beïnvloedt.There are vibration exciters in which a vibration sensor, which measures the vibration movement performed by the measurement object, must be attached to the measurement object next to the stinger. Since such a sensor is only sensitive to the vibration at its attachment point, a disadvantage of such a mounting of the vibration sensor is that it cannot measure the vibration behavior at the location loaded by the stinger. There are also vibration excitators where a vibration sensor is built into the end of the stinger. However, this vibration sensor is thereby influenced by the force exerted by the stinger, which influences the sensor's measuring signal.
1515
Het is een algemeen doel van de onderhavige uitvinding een verbeterde trillingsexcitator te verschaffen.It is a general object of the present invention to provide an improved vibration excitator.
In het bijzonder beoogt de onderhavige uitvinding een trillingsexcitator te verschaffen die snel en gemakkelijk kan 20 worden bevestigd aan een te onderzoeken meetobject, op elke willekeurige locatie en in elke willekeurige oriëntatie, waarbij het niet noodzakelijk is om de trillingsexcitator extern te ondersteunen.In particular, the present invention aims to provide a vibration excitator that can be quickly and easily attached to a test object to be examined, at any location and in any orientation, wherein it is not necessary to externally support the vibration excitator.
In het bijzonder beoogt de onderhavige uitvinding een 25 trillingsexcitator te verschaffen die in staat is tot het uitoefenen van een nauwkeurig bekende kracht in een nauwkeurig bekende richting en op een nauwkeurig bekende plaats.In particular, it is an object of the present invention to provide a vibration excitator which is capable of exerting an accurately known force in an accurately known direction and at an accurately known location.
In het bijzonder beoogt de onderhavige uitvinding een trillingsexcitator te verschaffen die nauwkeurige meting van 30 de uitgeoefende kracht en de veroorzaakte trillingsbeweging van het meetobject mogelijk maakt.In particular, it is an object of the present invention to provide a vibration excitator that enables accurate measurement of the force exerted and the vibration movement caused by the measurement object.
Volgens een eerste aspect van de onderhavige uitvinding is het hoofdlichaam vrij van ondersteuning ten opzichte van de 35 vaste wereld of het te onderzoeken meetobject, en wordt het volledige gewicht van het hoofdlichaam gedragen door de stinger. De stinger is zodanig ontworpen dat ten minste één parameter van de uitgeoefende kracht steeds goed gedefinieerd en bekend is, en overeenkomt met ontwerpcriteria. Die 1028222 ι · 5 parameter kan bijvoorbeeld de richting van de kracht zijn, of het aangrijpingspunt. Door de afwezigheid van externe steunorganen wordt, afgezien van een kostenbesparing, een vermindering van de plaatsbehoefte bereikt. Voorts wordt 5 hierdoor het aanbrengen van de trillingsexcitator eenvoudiger, aangezien geen handelingen voor het aanbrengen van en bevestigen aan dergelijke steunorganen verricht hoeven te worden.According to a first aspect of the present invention, the main body is free from support with respect to the fixed world or the measurement object to be examined, and the full weight of the main body is supported by the stinger. The stinger is designed in such a way that at least one parameter of the applied force is always well defined and known, and corresponds to design criteria. That 1028222 22 · 5 parameter can be, for example, the direction of the force, or the point of engagement. Due to the absence of external support bodies, a reduction in space requirements is achieved, apart from saving costs. Furthermore, this makes the application of the vibration excitator simpler, since no operations for applying and attaching to such support members have to be performed.
Volgens een tweede aspect van de onderhavige uitvinding 10 is het kracht-overdragende uiteinde van de stinger voorzien van een sensor, en is voorzien in middelen om de door de stinger op het meetobjeet uit te oefenen krachten grotendeels langs de sensor om te leiden. Hierdoor kan de sensor nauwkeuriger meetgegevens leveren.According to a second aspect of the present invention, the force-transmitting end of the stinger is provided with a sensor, and means are provided for largely passing the forces exerted by the stinger on the measuring tube past the sensor. This allows the sensor to deliver more accurate measurement data.
1515
Deze en andere aspecten, kenmerken en voordelen van de onderhavige uitvinding zullen nader worden verduidelijkt door de hiernavolgende beschrijving onder verwijzing naar de tekeningen, waarin gelijke verwijzingscijfers gelijke of 20 vergelijkbare onderdelen aanduiden, en waarin: de figuren 1 en 2A-B schematisch het principe van een bekende trillingsexcitator illustreren; de figuren 3A-D schematisch de definitie van een elastisch middelpunt illustreren; 25 de figuren 4A-B schematisch enkele aspecten van een trillingsexcitator volgens de onderhavige uitvinding illustreren; figuur 5A schematisch een bekende constructie van een stingeruiteinde met sensor illustreert; 30 de figuren 5B-5E schematisch details illustreren van een door de onderhavige uitvinding voorgestelde constructie van een stingeruiteinde met geïntegreerde sensor; de figuren 6A-6D verdere implementaties van de onderhavige uitvinding illustreren.These and other aspects, features and advantages of the present invention will be further elucidated by the following description with reference to the drawings, in which like reference numerals indicate like or similar parts, and in which: figures 1 and 2A-B schematically show the principle of illustrate a known vibration excitator; Figures 3A-D schematically illustrate the definition of an elastic center; Figures 4A-B schematically illustrate some aspects of a vibration excitator according to the present invention; Figure 5A schematically illustrates a known construction of a stinger end with sensor; Figures 5B-5E schematically illustrate details of a construction of a stinger end with integrated sensor proposed by the present invention; Figures 6A-6D illustrate further implementations of the present invention.
3535
Figuur 1 illustreert schematisch een trillingsexcitator 1 volgens een bekend ontwerp, voor het uitvoeren van een trillingsonderzoek aan een meetobject V. De trillingsexcitator 1 omvat een relatief zwaar hoofdlichaam 2, dat door middel van 1028222 6 bevestigingsorganen 4a is bevestigd aan het meetobject V en/of door middel van bevestigingsorganen 4b is bevestigd aan de vaste wereld. De trillingsexcitator 1 omvat voorts een stinger 3, die is ingericht om een trillingskracht over te dragen op 5 het meetobject V in een richting die zal worden aangeduid als werkrichting, ciie in de figuur horizontaal gericht is. De trillingsexcitator 1 omvat daartoe een aandrijforgaan 5, dat in het hiernavolgende ook zal worden aangeduid als actuator, die aangrijpt op het hoofdlichaam 2 en op een eerste uiteinde 10 3a van de stinger 3, en die is ingericht om in de werkrichting een wederzijdse kracht uit te oefenen op het hoofdlichaam 2 en de stinger 3. De actuator 5 kan bijvoorbeeld een electro-mechanische omzetter zijn, of een hydraulisch-mechanische omzetter, of een pneumatisch-mechanische omzetter, of een 15 ander geschikt type. De uitgeoefende kracht is afhankelijk van een door de actuator ontvangen stuursignaal, dat in de figuur ter wille van de eenvoud niet is weergegeven. Indien het stuursignaal oscillerend is, zal de kracht oscillerend zijn en zullen stinger 3 en hoofdlichaam 2 ten opzichte van elkaar een 20 trilling uitvoeren in de werkrichting. Om deze relatieve trillingsbeweging mogelijk te maken, omvat de trillingsexcitator 1 geleide-organen 6.Figure 1 schematically illustrates a vibration excitator 1 according to a known design, for performing a vibration investigation on a measurement object V. The vibration excitator 1 comprises a relatively heavy main body 2, which is attached to the measurement object V by means of 1028222 6 fixing members 4a and / or is fixed to the fixed world by means of fasteners 4b. The vibration excitator 1 further comprises a stinger 3, which is adapted to transmit a vibration force to the measuring object V in a direction which will be referred to as the operating direction, which is oriented horizontally in the figure. To this end, the vibration excitator 1 comprises a drive member 5, which will hereinafter also be referred to as an actuator, which engages the main body 2 and a first end 3a of the stinger 3, and which is adapted to exert a mutual force in the working direction. for practicing on the main body 2 and the stinger 3. The actuator 5 may, for example, be an electro-mechanical converter, or a hydraulic-mechanical converter, or a pneumatic-mechanical converter, or another suitable type. The applied force is dependent on a control signal received by the actuator, which is not shown in the figure for the sake of simplicity. If the control signal is oscillating, the force will be oscillating and stinger 3 and main body 2 will perform a vibration relative to each other in the working direction. To make this relative vibration movement possible, the vibration exciter 1 comprises guide members 6.
Een tweede uiteinde 3b van de stinger 3, tegenover het eerste uiteinde 3a, is direct of via een sensor 7 in contact 25 met het meetobject V. De door de actuator 5 opgewekte kracht wordt door de stinger 3 doorgegeven aan het meetobject V (aangeduid met pijl Fe), en resulteert in een trilling van het meetobject; van deze trilling wordt de component die evenwijdig is aan de werkrichting van de trillingskracht Fe, 30 in de figuur aangeduid met de pijl X, gemeten. Bij 80 is een naast de stinger 3 op het meetobject V aangebrachte trillings-sensor weergegeven.A second end 3b of the stinger 3, opposite the first end 3a, is directly or via a sensor 7 in contact with the measuring object V. The force generated by the actuator 5 is transmitted by the stinger 3 to the measuring object V (indicated by arrow Fe), and results in a vibration of the measurement object; of this vibration, the component that is parallel to the working direction of the vibration force Fe, in the figure indicated by the arrow X, is measured. At 80, a vibration sensor disposed next to the stinger 3 on the measurement object V is shown.
De stinger 3 is relatief stijf in de werkrichting om de kracht Fe goed te kunnen overdragen. In de twee dwars-35 richtingen en in alle rotatie-richtingen is de stinger 3 relatief flexibel om te voorkomen dat krachten in richtingen anders dan de werkrichting worden veroorzaakt en om te voorkomen dat het trillingsgedrag van het meetobject V wordt 1028222 7 verstoord door de massa en stijfheid van de gehele trillings-excitator.The stinger 3 is relatively stiff in the working direction in order to properly transfer the force Fe. In the two transverse directions and in all directions of rotation, the stinger 3 is relatively flexible to prevent forces in directions other than the working direction from being caused and to prevent the vibration behavior of the measurement object V from being disturbed by the mass and stiffness of the entire vibration excitator.
Voor een goede werking is het van belang, dat de stinger 3 in de richtingen loodrecht op de werkrichting in voldoende 5 mate elastische eigenschappen heeft. Zoals in het voorgaande omschreven met verwijzing naar figuur 1, is het eerste uiteinde 3a van de stinger 3 door middel van geleidingsorganen 6 en actuator 5 gekoppeld met het hoofdlichaam 2, en die geleidingsorganen 6 en actuator kunnen enige elasticiteit 10 bieden in de richtingen loodrecht op de werkrichting, maar doorgaans is dat onvoldoende. Het is daarom gewenst dat de stinger 3 zelf, tussen zijn beide uiteinden 3a en 3b, zodanig uitgevoerd is dat het tweede uiteinde 3b op elastische wijze kan bewegen ten opzichte van het eerste stingeruiteinde 3a.For a good functioning it is important that the stinger 3 has elastic properties to a sufficient extent in the directions perpendicular to the working direction. As described above with reference to Figure 1, the first end 3a of the stinger 3 is coupled to the main body 2 by means of guide members 6 and actuator 5, and those guide members 6 and actuator can offer some elasticity 10 in the directions perpendicular to the work direction, but that is usually insufficient. It is therefore desirable that the stinger 3 itself, between its two ends 3a and 3b, be designed such that the second end 3b can move elastically relative to the first stinger end 3a.
15 Bij voorkeur omvat de stinger 3 derhalve, tussen zijn beide . uiteinden 3a en 3b, minstens één verend element, bijvoorbeeld een staaf met een relatief kleine diameter, een elastomeer koppelblokje, etc.Preferably, therefore, the stinger 3 comprises, between its two. ends 3a and 3b, at least one resilient element, for example a rod with a relatively small diameter, an elastomeric coupling block, etc.
20 Het hoofdlichaam 2 kan op de gebruikelijke wijze (bevestigingsmiddelen 4a, 4b; zie figuur 1) worden bevestigd aan het te onderzoeken meetobject V en/of de vaste wereld. Het bevestigen van zowel het hoofdlichaam 2 als de stinger 3 is echter nogal omslachtig. Volgens een eerste aspect van de 25 uitvinding volstaat het om alleen de stinger 3 te bevestigen aan het te onderzoeken meetobject V. Het hoofdlichaam 2 is dan vrij van het meetobject V en van de omgeving, en het volledige gewicht van het hoofdlichaam 2 wordt gedragen door de stinger 3. Dit is schematisch geïllustreerd in figuur 2A, die 30 vergelijkbaar is met figuur 1, met dien verstande dat de ondersteuningen 4a en 4b zijn weggelaten. Het zwaartepunt van de trillingsexcitator 1 is aangeduid bij G; de zwaartekracht is gerepresenteerd door pijl Fz.The main body 2 can be attached in the usual manner (fastening means 4a, 4b; see figure 1) to the measuring object V and / or the fixed world to be investigated. However, attaching both the main body 2 and the stinger 3 is rather cumbersome. According to a first aspect of the invention, it is sufficient to attach only the stinger 3 to the measuring object V to be examined. The main body 2 is then free of the measuring object V and of the environment, and the full weight of the main body 2 is carried by the stinger 3. This is schematically illustrated in figure 2A, which is comparable to figure 1, with the proviso that the supports 4a and 4b have been omitted. The center of gravity of the vibration exciter 1 is indicated at G; gravity is represented by arrow Fz.
In figuur 2A is de werkrichting van de uit te oefenen 35 kracht horizontaal gericht, en is de trillingsexcitator 1 getekend in een stand die deze zou innemen als deze gewichtloos zou zijn. Het tweede uiteinde 3b van de stinger 3 is bij een bevestigingspunt 61 vastgemaakt aan een verticaal vlak Vv van het te onderzoeken meetobject V. Een loodlijn op dat 1028222 8 verticale vlak Vv door genoemd bevestigingspunt 61 is aangeduid bij 62. De longitudinale as van de stinger 3 is uitgelijnd met die loodlijn 62. Wanneer de actuator 5 wordt bekrachtigd, zal de door de stinger 3 op het meetobject V 5 uitgeoefende kracht F aangrijpen in het genoemde punt 61, en gericht zijn langs genoemde loodlijn 62.In figure 2A the working direction of the force to be exerted is oriented horizontally, and the vibration exciter 1 is drawn in a position that it would assume if it were to be weightless. The second end 3b of the stinger 3 is attached at a mounting point 61 to a vertical plane Vv of the measuring object V to be examined. A perpendicular to that vertical plane Vv through said mounting point 61 is indicated at 62. The longitudinal axis of the stinger 3 is aligned with that perpendicular 62. When the actuator 5 is energized, the force F exerted by the stinger 3 on the measurement object V 5 will engage in said point 61 and be directed along said perpendicular 62.
In realiteit is de trillingsexcitator 1 echter niet gewichtloos. Als gevolg van het feit dat het gewicht van het hoofdlichaam 2 door de stinger 3 wordt gedragen, zal de 10 stinger 3 vervormen. Ook bij de geleidingsorganen 6 en de actuator 5 zal zich in mindere of meerdere mate een vervorming voordoen. Dit is geïllustreerd in figuur 2B. Figuur 2B illustreert een situatie waarbij de stinger 3 over zijn gehele lengte in de zelfde richting is gebogen. De door de stinger 15 uit te oefenen kracht heeft nu een door de oriëntatie van de actuator 5 bepaalde richting 63 die een hoek maakt met de beoogde richting (loodlijn 62) en het verticale vlak Vv snijdt in een ten opzichte van het beoogde aangrijppunt 61 verplaatst punt 64.In reality, however, the vibration excitator 1 is not weightless. Due to the fact that the weight of the main body 2 is supported by the stinger 3, the stinger 3 will deform. A distortion will also occur to a greater or lesser extent with the guide members 6 and the actuator 5. This is illustrated in Figure 2B. Figure 2B illustrates a situation where the stinger 3 is bent in the same direction over its entire length. The force to be exerted by the stinger 15 now has a direction 63 determined by the orientation of the actuator 5 which makes an angle with the intended direction (perpendicular 62) and intersects the vertical plane Vv in a displacement relative to the intended engagement point 61 point 64.
20 De onderhavige uitvinding beoogt voor dit probleem een oplossing te bieden. Daartoe is volgens de onderhavige uitvinding het huis zodanig ontworpen, dat de balancering daarvan is afgestemd op het elastische gedrag van de stinger, al dan niet in combinatie met het elastisch gedrag van de 25 geleideorganen en actuator in de trillingsexcitator.The present invention has for its object to provide a solution to this problem. To this end, according to the present invention, the housing is designed such that its balancing is adjusted to the elastic behavior of the stinger, whether or not in combination with the elastic behavior of the guide members and actuator in the vibration excitator.
Bij de hiernavolgende uitleg van dit aspect zal de combinatie van de elastische stinger, de geleidingsorganen en de actuator worden aangeduid als stingercombinatie 30. Deze stingercombinatie 30, die in de figuren 4A-B vereenvoudigd is 30 weergegeven als een staaf, zal worden opgevat als een elastisch lichaam met een elastisch middelpunt Me. Het hoofdlichaam 2 zal worden beschouwd als een star lichaam met een zwaartepunt G, waarvan de positie stationair is ten opzichte van het hoofdlichaam 2. De positie van het elastisch 35 middelpunt Me zal in eerste benadering worden beschouwd als zijnde stationair ten opzichte van de stingercombinatie 30.In the following explanation of this aspect, the combination of the elastic stinger, the guide members, and the actuator will be referred to as the stinger combination 30. This stinger combination 30, represented in simplified form as a bar in Figures 4A-B, will be interpreted as a rod. elastic body with an elastic center Me. The main body 2 will be considered as a rigid body with a center of gravity G, the position of which is stationary with respect to the main body 2. The position of the elastic center point Me will be considered in a first approximation as being stationary with respect to the stinger combination 30 .
Het hoofdlichaam 2 wordt door de stingercombinatie 30 op steunpunt B ondersteund.The main body 2 is supported by the stinger combination 30 on support point B.
1 028222 91 028222 9
Verwijzend naar de figuren 3A-D wordt het elastisch middelpunt Me van een elastisch lichaam 301 als volgt gedefinieerd. Een elastisch lichaam 301 is voorzien van een stijf aangrijpingsvlak 302, en is bij 303 gefixeerd bevestigd 5 aan de vaste wereld. Op het stijve aangrijpingsvlak 302 werkt een kleine kracht F, die gericht is volgens een krachtlijn, 304. Indien de krachtlijn 304 het elastisch middelpunt Me snijdt, resulteert de kracht F in een translatie-verplaatsing van het aangrijpingsvlak 302 (figuur 3B en 3C). Indien de 10 krachtlijn 304 het elastisch middelpunt Me niet snijdt, resulteert de kracht F in een translatie en een rotatie van het aangrijpingsvlak 302 (figuur 3D) .Referring to Figures 3A-D, the elastic center point Me of an elastic body 301 is defined as follows. An elastic body 301 is provided with a rigid engagement surface 302, and is fixedly fixed at 303 to the fixed world. A small force F acts on the rigid engagement surface 302 and is directed along a force line 304. If the force line 304 intersects the elastic center point Me, the force F results in a translational displacement of the engagement surface 302 (Figures 3B and 3C). If the force line 304 does not intersect the elastic center Me, the force F results in a translation and a rotation of the engagement surface 302 (Figure 3D).
In figuur 4A is de trillingsexcitator 1 getoond in een 15 neutrale stand, vergelijkbaar met figuur 2A. De afstand van . het elastisch middelpunt Me tot het bevestigingspunt 61 is aangeduid met LI (de vorm van de stinger 3 en de stinger-combinatie 30 zijn hierbij niet kritisch; hetzelfde geldt voor de opbouw als een elastische staaf of met andere elastische 20 middelen). De afstand van het steunpunt B tot het bevestigingspunt 61 (d.w.z. de lengte van de stingercombinatie 30) is aangeduid met L2. De afstand van het zwaartepunt G tot het bevestigingspunt 61 is aangeduid met L3.In Figure 4A, the vibration exciter 1 is shown in a neutral position, similar to Figure 2A. The distance from. the elastic center Me to the attachment point 61 is indicated by L1 (the shape of the stinger 3 and the stinger combination 30 are not critical here; the same applies to the construction as an elastic rod or with other elastic means). The distance from the support point B to the attachment point 61 (i.e. the length of the stinger combination 30) is indicated by L2. The distance from the center of gravity G to the attachment point 61 is indicated by L3.
De stingercombinatie 30 heeft een stijfheid Kx [N/m] voor 25 translatie in verticale richting, en de stingercombinatie 30 heeft een stijfheid Kp [Nm] voor hoekverdraaiing.The stinger combination 30 has a stiffness Kx [N / m] for translation in the vertical direction, and the stinger combination 30 has a stiffness Kp [Nm] for angular rotation.
Als gevolg van de zwaartekracht Fz zal het bevestigingspunt B dalen over een afstand Xb volgens de formule: XB = Fz / Kx (1) 30 De zwaartekracht Fz oefent op de stingercombinatie 30 een buigmoment M uit volgens de formule: M = Fz·(L3 - LI) (2)Due to the gravity Fz, the attachment point B will fall over a distance Xb according to the formula: XB = Fz / Kx (1). The gravity Fz exerts a bending moment M on the stinger combination 30 according to the formula: M = Fz · (L3 - LI) (2)
Als gevolg van het buigmoment M zal het hoofdlichaam roteren over een hoek φ volgens de formule: 35 φ = M / Kp (3)As a result of the bending moment M, the main body will rotate through an angle φ according to the formula: 35 φ = M / Kp (3)
Dit is tevens de hoek die de door de stingercombinatie 30 uit te oefenen excitatiekracht Fe maakt ten opzichte van de beoogde richting (zie figuur 2B).This is also the angle that the excitation force Fe to be exerted by the stinger combination 30 makes with respect to the intended direction (see figure 2B).
1028222 101028222 10
Het aangrijpingspunt 64 van deze excitatiekracht Fe is omhoog verschoven ten opzichte van het beoogde aangrijpingspunt 61 over een afstand Xf volgens de formule: 5 χ,,Λ-ίΙψΙζΒ (4) Κχ KpThe point of application 64 of this excitation force Fe is shifted upwards relative to the intended point of application 61 over a distance Xf according to the formula: 5 χ ,, Λ-ίΙψΙζΒ (4) Κχ Kp
In figuur 4B is het snijpunt van de krachtrichting 63 met de beoogde richting 62 aangeduid bij 65/ duidelijk is te zien, dat dit snijpunt 65 zich bevindt vóór het meetobject V, dat 10 wil zeggen aan de naar het lichaam 2 gerichte kant van het voorvlak van het meetobject V.In figure 4B the intersection of the direction of force 63 with the intended direction 62 is indicated at 65 / it can clearly be seen that this intersection point 65 is located before the measuring object V, that is to say on the side of the front surface facing the body 2 of the measurement object V.
Zowel het verschuiven van het aangrijpingspunt 64 van de excitatiekracht Fe als het roteren van de krachtrichting 63 leiden tot meetfouten. Afhankelijk van de omstandigheden kan 15 de invloed van verschuiving van het aangrijpingspunt 64 groter zijn dan de invloed van rotatie van de krachtrichting 63, of omgekeerd. Indien rotatie van de krachtrichting 63 van de excitatiekracht Fe de belangrijkste foutenbron is, verschaft de onderhavige uitvinding een optimalisatie waarbij de excitatie-20 richting 63 altijd evenwijdig aan de beoogde richting 62 blijft. Daartoe is bij een eerste uitvoeringsvariant van een trillingsexcitator volgens de onderhavige uitvinding, de constructie van het hoofdlichaam 2 met alle daar vast mee verbonden onderdelen, inclusief de actuator 5, zodanig 25 ontworpen dat het zwaartepunt van deze constructie, bij onbelaste stingercombinatie 30, zich bevindt in een loodrecht op de longitudinale as van de stinger gericht verticaal vlak door het elastisch middelpunt Me. Dit vlak zal worden aangeduid als "buigingscentrumvlak". In dat geval geldt Ll = 30 L3, en geldt φ = 0 volgens formules 2 en 3. Het genoemde snijpunt 65 zal zich dan in het oneindige bevinden, voorbij het meetobject V. Het aangrijpingspunt 64 van de excitatiekracht Fe is dan omlaag verschoven.over de afstand Χβ·Both the shifting of the point of engagement 64 of the excitation force Fe and the rotation of the force direction 63 lead to measurement errors. Depending on the circumstances, the influence of shifting the point of engagement 64 may be greater than the influence of rotation of the force direction 63, or vice versa. If rotation of the force direction 63 of the excitation force Fe is the main source of error, the present invention provides an optimization in which the excitation direction 63 always remains parallel to the intended direction 62. To that end, in a first embodiment variant of a vibration excitator according to the present invention, the construction of the main body 2 with all components fixedly connected thereto, including the actuator 5, is designed such that the center of gravity of this construction, with no-load stinger combination 30, is located in a vertical plane directed perpendicular to the longitudinal axis of the stinger through the elastic center Me. This plane will be referred to as "bending center plane". In that case, L1 = 30, L3 applies, and φ = 0 according to formulas 2 and 3. The said intersection point 65 will then be in infinity beyond the measurement object V. The point of application 64 of the excitation force Fe is then shifted down. the distance Χβ ·
Bij voorkeur bevindt dat zwaartepunt zich op een in 35 genoemd verticale buigingscentrumvlak gelegen verticale lijn door het elastisch middelpunt Me, of op slechts een geringe horizontale afstand van die verticale lijn. Om bruikbaar te zijn in alle oriëntaties, van zuiver horizontaal tot zuiverPreferably, that center of gravity is located on a vertical line through the elastic center Me, mentioned in said vertical bending center surface, or only a small horizontal distance from that vertical line. To be useful in all orientations, from pure horizontal to pure
i Π O Q 9 9 JQ O Q 9 9 J
11 verticaal, valt het genoemde zwaartepunt G bij voorkeur samen met het elastisch middelpunt Me.11 vertically, said center of gravity G preferably coincides with the elastic center point Me.
Indien de stinger 3 is uitgevoerd als een homogene staaf, en de elastische vervormingen in de geleiding en de actuator 5 verwaarloosbaar klein zijn, geldt voor een optimale en ideale constructie, waarbij het snijpunt 65 zich in het oneindige bevindt: L2 = 2-L3.If the stinger 3 is designed as a homogeneous rod, and the elastic deformations in the guide and the actuator 5 are negligibly small, an optimum and ideal construction applies where the intersection point 65 is in infinity: L2 = 2-L3.
Indien verschuiving van het aangrijpingspunt 64 van de 10 excitatiekracht F de belangrijkste foutenbron is, verschaft de onderhavige uitvinding een optimalisatie waarbij het aangrijpingspunt 64 van de excitatiekracht F altijd samenvalt met het beoogde aangrijpingspunt 61. Daartoe is bij een tweede uitvoeringsvariant van een trillingsexcitator volgens de 15 onderhavige uitvinding, de constructie van de stinger zodanig ontworpen dat het elastisch middelpunt Me is gelegen op een positie die voldoet aan 12 =----(5) (13-11) KxIf displacement of the point of application 64 of the excitation force F is the main source of error, the present invention provides an optimization in which the point of application 64 of the excitation force F always coincides with the intended point of application 61. To that end, a second embodiment of a vibration excitator according to the 15 In the present invention, the construction of the stinger is designed such that the elastic center Me is located at a position satisfying 12 = ---- (5) (13-11) Kx
In dat geval geldt XF = 0 volgens formule 4.In that case, XF = 0 according to formula 4 applies.
20 Het genoemde snijpunt 65 zal dan samenvallen met het voorvlak van het meetobjeet V. Het aangrijpingspunt 64 van de excitatiekracht Fe is dan niet verschoven.The said intersection point 65 will then coincide with the front face of the measuring object V. The point of application 64 of the excitation force Fe is then not shifted.
Indien de stinger 3 is uitgevoerd als een homogene staaf, en de elastische vervormingen in de geleiding en de actuator 25 verwaarloosbaar klein zijn, geldt voor een optimale en ideale constructie, waarbij het snijpunt 65 samenvalt met het voorvlak: L2 = 1,5*L3.If the stinger 3 is designed as a homogeneous rod, and the elastic deformations in the guide and the actuator 25 are negligibly small, an optimum and ideal construction applies where the intersection point 65 coincides with the front face: L2 = 1.5 * L3 .
Behalve de genoemde optimalisaties verschaft de 30 onderhavige uitvinding al een verbetering indien het aangrijpingspunt 64 van de excitatiekracht Fe omlaag is verschoven, over een afstand die maximaal gelijk is aan Xb· In dat geval zal het genoemde snijpunt 65 steeds voorbij het voorvlak van het meetobjeet V liggen, dat wil zeggen aan de 35 van het lichaam 2 af gekeerde zijde van het voorvlak van het meetobject V. In dit geval geldt dus in het algemeen: L\ < Li < 11+—^— (6)In addition to the aforementioned optimizations, the present invention already provides an improvement if the point of engagement 64 of the excitation force Fe is shifted down, over a distance that is at most equal to Xb. In that case, the said intersection point 65 will always be past the front face of the measuring object V lie, that is, on the side facing away from the body 2 of the front face of the measuring object V. In this case, therefore, the following applies in general: L \ <Li <11 + - ^ - (6)
Kx L2 1028222 12Kx L2 1028222 12
Zoals in het voorgaande is opgemerkt, is het vaak noodzakelijk voor het onderzoeken van het meetobject V om dit te voorzien van een opnemer, om de door het meetobject 5 daadwerkelijk uitgevoerde trillingsbeweging te kunnen meten op de plaats van en in de richting van de excitatie. De opnemer kan een absolute of relatieve versnellingsopnemer, snelheidsopnemer, verplaatsingsopnemer, etc. omvatten. Een dergelijke opnemer kan worden geplaatst naast de stinger 3 10 (zoals aangeduid in figuur 1), maar een nadeel van een dergelijke opstelling is dat er gemeten wordt op een meet-positie die afwijkt van de beoogde meetpositie, namelijk de plaats waar de stinger 3 aangrijpt. Verder is het een nadeel dat er twee onderdelen moeten worden bevestigd aan het te 15 onderzoeken meetobject.As noted in the foregoing, it is often necessary to examine the measuring object V to provide it with a sensor in order to be able to measure the vibration movement actually carried out by the measuring object 5 at the location of and in the direction of the excitation. The sensor may comprise an absolute or relative acceleration sensor, speed sensor, displacement sensor, etc. Such a sensor can be placed next to the stinger 3 (as indicated in figure 1), but a drawback of such an arrangement is that measurement takes place at a measuring position that deviates from the intended measuring position, namely the location where the stinger 3 engages. Furthermore, it is a disadvantage that two components must be attached to the measuring object to be examined.
Het is daarom op zich bekend om een opnemer te integreren in het uiteinde 3b van de stinger 3, en deze eventueel zelfs te integreren met een krachtopnemer die de door de trillings-excitator uitgeoefende kracht meet. Figuur 5A illustreert 20 schematisch een bekende opstelling met het meetobject V, het stingeruiteinde 3b, en een daartussen aangebrachte opnemer 6, die is vastgemaakt aan zowel het meetobject V als aan een kops eindvlak 3c van het stingeruiteinde 3b, zodat de opnemer 6 de bewegingen van het meetobject V en het stingeruiteinde 3b 25 volgt. Een probleem van een dergelijke bekende configuratie is echter, dat de opnemer wordt onderworpen aan de door het stingeruiteinde 3b op het meetobject V uitgeoefende druk- en trekkrachten, hetgeen het door de opnemer 6 gegenereerde meetsignaal kan beïnvloeden.It is therefore known per se to integrate a sensor into the end 3b of the stinger 3, and possibly even to integrate it with a force sensor that measures the force exerted by the vibration excitator. Figure 5A schematically illustrates a known arrangement with the measuring object V, the stinger end 3b, and a sensor 6 arranged therebetween, which is fixed to both the measuring object V and to a head end face 3c of the stinger end 3b, so that the sensor 6 controls the movements of the measurement object V and the stinger end 3b follow. A problem of such a known configuration, however, is that the sensor is subjected to the pressure and tensile forces exerted by the stinger end 3b on the measuring object V, which can influence the measuring signal generated by the sensor 6.
30 Een tweede aspect van de onderhavige uitvinding betreft een door de onderhavige uitvinding voorgestelde oplossing van deze problemen door een aangepaste constructie van het aan het te onderzoeken meetobject te bevestigen tweede uiteinde 3b van de stinger 3, met geïntegreerde sensor. Dit tweede aspect kan 35 worden toegepast onafhankelijk van het in het voorgaande besproken eerste aspect.A second aspect of the present invention relates to a solution of these problems proposed by the present invention by a modified construction of the second end 3b of the stinger 3, with integrated sensor, to be attached to the measuring object to be examined. This second aspect can be applied independently of the first aspect discussed above.
De figuren 5B en 5C illustreren dit tweede aspect op grotere schaal. In het kopse eindvlak 3c van het stingeruiteinde 3b is een verdiepte sensor-opneemkamer 82 aange- 1028222 13 bracht, waarin een opnemer 80 is aangebracht, zodanig dat de sensor de opneemkamer niet raakt. De kamer 82 is voorts voorzien van elastische middelen 83, die de verbinding vormen tussen opnemer 80 en stingeruiteinde 3b; in het weergegeven 5 voorbeeld zijn die elastische middelen 83 weergegeven als een tussen de versnellingsopnemer 80 en de bodem van de kamer 82 aangebrachte veer, maar er zijn diverse andere uitvoeringsvormen van deze elastische middelen 83 mogelijk. Bij voorbeeld kunnen de elastische middelen een membraan-ophanging of een 10 elastomere pakking omvatten.Figures 5B and 5C illustrate this second aspect on a larger scale. Provided in the end face 3c of the stinger end 3b is a recessed sensor receiving chamber 82, in which a sensor 80 is arranged, such that the sensor does not touch the receiving chamber. The chamber 82 is further provided with elastic means 83, which form the connection between sensor 80 and stinger end 3b; in the example shown, those elastic means 83 are shown as a spring arranged between the acceleration sensor 80 and the bottom of the chamber 82, but various other embodiments of these elastic means 83 are possible. For example, the elastic means may comprise a membrane suspension or an elastomeric gasket.
Het contact tussen de sensor en het meetobjeet V kan gevormd worden door bijvoorbeeld een magnetische, gelijmde, geschroefde of andere verbinding. De verbinding van het kopse stingereindvlak 3c met meetobjeet V kan gevormd worden door 15 bijvoorbeeld een magnetische, gelijmde, geschroefde of andere verbinding. Het is ook mogelijk dat het contact tussen de sensor en het meetobjeet V wordt bereikt door een aandruk-kracht, in welk geval er geen vaste verbinding tussen de sensor en het meetobject V hoeft te zijn.The contact between the sensor and the measuring probe V can be formed by, for example, a magnetic, glued, screwed or other connection. The connection of the end stinger end face 3c to measuring tube V can be formed by, for example, a magnetic, glued, screwed or other connection. It is also possible that the contact between the sensor and the measuring object V is achieved by a pressure force, in which case there does not have to be a fixed connection between the sensor and the measuring object V.
20 Opgemerkt wordt, dat de opnemer 80 uiteraard is voorzien van één of meerdere signaaldraden voor verbinding met een signaalverwerkende inrichting, maar dat is in de figuren ter wille van de eenvoud niet weergegeven.It is noted that the sensor 80 is of course provided with one or more signal wires for connection to a signal-processing device, but this is not shown in the figures for the sake of simplicity.
De elastische middelen 83 houden de opnemer 80 zodanig 25 vast ten opzichte van het stingeruiteinde 3b dat, in onbelaste toestand (figuur 5B), de opnemer 80 enigszins uit de kamer 82 uitsteekt voorbij.het kopse eindvlak 3c.The elastic means 83 hold the pickup 80 relative to the stinger end 3b such that, in the unloaded state (Fig. 5B), the pickup 80 protrudes slightly from the chamber 82 beyond the end face 3c.
Wanneer de aldus volgens de onderhavige uitvinding uitgevoerde stinger wordt vastgemaakt aan het meetobject V 30 (figuur 5C), komt de uit de kamer 82 uitstekende opnemer 80 in contact met het meetobject V en wordt door het meetobject V de kamer 82 in gedrukt tot dat het kopse stingeruiteinde 3c in contact komt met het meetobject V. Aangezien de kamer 82 een diepte (axiale afmeting) heeft die groter is dan die van de 35 opnemer 80, komt de opnemer hierbij niet in contact met de bodem van de kamer 82. De stinger 3 is via de wanden 84 van de kamer 82 star verbonden met het meetobject V. Het grootste deel van de dynamische/oscillerende kracht wordt derhalve vanuit de stinger via de wanden 84 van de kamer 82 over- 1028222 14 gedragen op het meetobjeet V. Van de dynamische/oscillerende kracht wordt slechts een klein gedeelte via de elastische middelen 83 overgedragen op de opnemer 80.When the stinger thus constructed according to the present invention is attached to the measurement object V 30 (Fig. 5C), the sensor 80 protruding from the chamber 82 comes into contact with the measurement object V and the measurement object V pushes the chamber 82 until the end stinger end 3c comes into contact with measurement object V. Since the chamber 82 has a depth (axial dimension) that is greater than that of the sensor 80, the sensor does not come into contact with the bottom of the chamber 82. The stinger 3 is rigidly connected to the measuring object V via the walls 84 of the chamber 82. The majority of the dynamic / oscillating force is therefore transferred from the stinger via the walls 84 of the chamber 82 to the measuring object V. From only a small part of the dynamic / oscillating force is transmitted to the sensor 80 via the elastic means 83.
Opgemerkt wordt, dat de kamer bij voorkeur dwars-5 afmetingen heeft die groter zijn dan die van de opnemer, om te voorkomen dat de opnemer de wanden van de kamer kan raken als de opnemer, ten gevolge van een niet geheel vlak oppervlak van het meetobjeet V, in de kamer 82 kantelt.It is noted that the chamber preferably has transverse dimensions that are larger than those of the sensor, in order to prevent the sensor from touching the walls of the chamber as the sensor, due to a not entirely flat surface of the measuring tube. V, in the chamber 82.
Het zal duidelijk zijn dat, in het geval van de door de 10 onderhavige uitvinding voorgestelde en in de figuren 5B-C geïllustreerde configuratie, de door de stinger 3 op het meetobject V uitgeoefende krachten verlopen via de wanden van de kamer 82 en dus de opnemer 80 niet of nauwelijks belasten.It will be clear that, in the case of the configuration represented by the present invention and illustrated in Figs. 5B-C, the forces exerted by the stinger 3 on the measurement object V run through the walls of the chamber 82 and thus the sensor 80 hardly or not at all.
Het heeft de voorkeur dat de configuratie, in het 15 bijzonder de vorm van het resterende eindvlak 3c, rotatie-symmetrisch is ten opzichte van de longitudinale as van de stinger 3, en dat de opnemer 80 in hoofdzaak gecentreerd is ten opzichte van die longitudinale as: in dat geval namelijk mag de door de stinger 3 op het meetobject uitgeoefende kracht 20 F beschouwd worden als samenvallend met de meetlocatie van de opnemer 80.It is preferred that the configuration, in particular the shape of the remaining end face 3c, is rotationally symmetrical with respect to the longitudinal axis of the stinger 3, and that the sensor 80 is substantially centered with respect to that longitudinal axis : in that case the force 20 F exerted by the stinger 3 on the measuring object may be considered to coincide with the measuring location of the sensor 80.
Om het bevestigen van de stinger 3 aan een meetobject te vergemakkelijken, is het tweede stingeruiteinde 3b bij 25 voorkeur uitgevoerd als een losneembaar bevestigingsorgaan, zoals geïllustreerd in de figuren 5D en 5E. In beide figuren is het resterende deel van het stingerlichaam, dat wil zeggen de stinger zonder het losneembare bevestigingsorgaan 3b, aangeduid met het verwijzingscijfer 3d. Het losneembare 30 bevestigingsorgaan 3b heeft het kopse eindvlak 3c en de sensor-opneemkamer 82. Tegenover het kopse eindvlak 3c is het losneembare bevestigingsorgaan 3b voorzien van koppelorganen 85, die passen bij koppelorganen 86 op het vrije uiteinde van het resterende stingerdeel 3d. In een geschikte uitvoerings-35 vorm, zoals geïllustreerd, is het vrije uiteinde van het resterende stingerdeel 3d voorzien van een externe schroefdraad 86, en is het losneembare bevestigingsorgaan 3b voorzien van een bijpassende interne schroefdraad 85. Als alternatief kan bijvoorbeeld een klikverbinding worden toegepast, of een 1028222 15 magnetische verbinding, of een willekeurige andere geschikte verbinding.To facilitate attaching the stinger 3 to a measurement object, the second stinger end 3b is preferably designed as a releasable fastener, as illustrated in Figures 5D and 5E. In both figures, the remaining part of the stinger body, i.e. the stinger without the releasable fastening member 3b, is indicated by the reference numeral 3d. The releasable fixing member 3b has the end face 3c and the sensor receiving chamber 82. Opposite the end face 3c, the detachable fixing member 3b is provided with coupling members 85 which match coupling members 86 on the free end of the remaining stinger 3d. In a suitable embodiment, as illustrated, the free end of the remaining stinger part 3d is provided with an external screw thread 86, and the releasable fixing member 3b is provided with a matching internal screw thread 85. Alternatively, for example, a snap connection can be applied, or a 1028222 magnetic connection, or any other suitable connection.
Bij de in figuur 5D geïllustreerde uitvoeringsvorm bevindt de sensor-opneemkamer 82 zich geheel binnen het 5 losneembare bevestigingsorgaan 3b, en is de sensor 80 vastgehouden door het losneembare bevestigingsorgaan 3b. Bij de in figuur 5E geïllustreerde uitvoeringsvorm bevindt de i sensor-opneemkamer 82 zich ten dele binnen het losneembare bevestigingsorgaan 3b (82!) en ten dele binnen het vrije 10 uiteinde van het resterende stingerdeel 3d (822), en is de j sensor 80 vastgehouden door het resterende stingerdeel 3d.In the embodiment illustrated in Figure 5D, the sensor receiving chamber 82 is entirely within the releasable fastener 3b, and the sensor 80 is retained by the releasable fastener 3b. In the embodiment illustrated in Figure 5E, the sensor receiving chamber 82 is located partly within the releasable fastening member 3b (82!) And partly within the free end of the remaining stinger part 3d (822), and the sensor 80 is retained by the remaining part 3d.
Een belangrijk voordeel van een dergelijk losneembaar bevestigingsorgaan 3b is dat men eerst dat losneembare ! bevestigingsorgaan 3b kan vastmaken aan het meetobjeet V, en 15 vervolgens de stinger 3d kan bevestigen aan het bevestigingsorgaan 3b. Wanneer de shaker moet worden verwijderd, kan het bevestigingsorgaan 3b bevestigd blijven aan het meetobject V, voor hernieuwd gebruik later. Ook is het mogelijk dat er meerdere, onderling identieke bevestigingsorganen 3b zijn, 20 die, in een voorbereidende fase, op verschillende plaatsen worden vastgemaakt aan het meetobject V. Voor het wisselen van een meetplaats hoeft men dan alleen de stinger 3d los te nemen van het ene bevestigingsorgaan 3b en vast te maken aan een volgend bevestigingsorgaan 3b. Montage en demontage van de 25 stinger is aldus sneller uit te voeren.An important advantage of such a releasable fastening member 3b is that first, that releasable! can attach attachment member 3b to the measuring tube V, and then attach the stinger 3d to attachment member 3b. When the shaker is to be removed, the attachment member 3b can remain attached to the measurement object V, for later use again. It is also possible that there are several mutually identical fixing members 3b, which, in a preparatory phase, are attached to the measuring object V at different places. To change a measuring location, one only has to remove the stinger 3d from the measuring object. one fixing member 3b and attachable to a following fixing member 3b. Assembly and disassembly of the stinger can thus be carried out faster.
De figuren 6A-6D illustreren verdere implementaties van de onderhavige uitvinding.Figures 6A-6D illustrate further implementations of the present invention.
Figuur 6A toont schematisch een dwarsdoorsnede van een 30 krachtdoorgeeforgaan 90, dat een krachtoverdragend lichaam 95 omvat met een kops eindvlak 91 bestemd voor montage op een te onderzoeken meetobject (niet weergegeven), en een daar tegenover gelegen eindvlak 94 dat bestemd is voor het ontvangen van een kracht. Die kracht kan worden gegenereerd door een 35 stinger, zoals in het voorgaande omschreven, maar die kracht kan bijvoorbeeld ook worden geleverd door een hamer. In het kopse eindvlak 91 is een sensor-opneemkamer 92 verzonken, met daarin gemonteerd een trillingssensor 93. Voor de opneemkamer 92 en de trillingssensor 93 geldt hetzelfde als datgene wat in 1028222 16 het voorgaande is vermeld met betrekking tot de kamer 82 respectievelijk de sensor 80, zodat dat niet herhaald hoeft te worden.Fig. 6A schematically shows a cross section of a force transmitting member 90, which comprises a force transmitting body 95 with a head end face 91 intended for mounting on a measuring object to be examined (not shown), and an opposite end face 94 intended for receiving a force. That force can be generated by a stinger, as described in the foregoing, but that force can also be supplied, for example, by a hammer. A sensor receiving chamber 92 is recessed in the end face 91 with a vibration sensor 93 mounted therein. For the receiving chamber 92 and the vibration sensor 93, the same applies as what was mentioned in 1028222 16 above with regard to the chamber 82 and the sensor 80, respectively. , so that it does not have to be repeated.
Figuur 6B toont schematisch een variant van het kracht-5 doorgeeforgaan 90, waarin tussen de twee eindvlakken 91 en 94 een krachtsensor 96 is opgenomen, die is ingericht voor het meten van de grootte van de kracht die door het kracht-overdragende lichaam 95 wordt overgedragen van het kracht-ontvangende eindvlak 94 naar het kopse montage-eindvlak 91.Figure 6B schematically shows a variant of the force-transmitting member 90, in which a force sensor 96 is arranged between the two end faces 91 and 94, which force is adapted to measure the magnitude of the force transmitted by the force-transmitting body 95. from the force receiving end face 94 to the end mounting end face 91.
10 Een dergelijke uitvoeringsvorm van het krachtdoorgeeforgaan 90 wordt ook aangeduid als impedantiesensor. Aangezien impedantiesensoren met geïntegreerde krachtsensor op zich bekend zijn, kan een uitgebreidere bespreking daarvan hier achterwege blijven.Such an embodiment of the force transmitting member 90 is also referred to as an impedance sensor. Since impedance sensors with an integrated force sensor are known per se, a more extensive discussion thereof can be omitted here.
15 Figuur 6C toont schematisch een als impedantiesensor uitgevoerde variant van het losneembare bevestigingsorgaan 3b, met daarin opgenomen een krachtsensor 97.Figure 6C schematically shows a variant of the releasable fastening member 3b designed as an impedance sensor, with a force sensor 97 included therein.
Figuur 6D illustreert, dat een krachtsensor 98 ook kan zijn opgenomen in een stinger 3.Figure 6D illustrates that a force sensor 98 may also be included in a stinger 3.
2020
Het zal voor een deskundige duidelijk zijn dat de uitvinding niét is beperkt tot de in het voorgaande besproken uitvoeringsvoorbeelden, maar dat diverse varianten en 25 modificaties mogelijk zijn binnen de beschermingsomvang van de uitvinding zoals gedefinieerd in de aangehechte conclusies.It will be clear to a person skilled in the art that the invention is not limited to the exemplary embodiments discussed above, but that various variants and modifications are possible within the scope of the invention as defined in the appended claims.
10282221028222
Claims (24)
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1028222A NL1028222C2 (en) | 2005-02-08 | 2005-02-08 | Self-supporting and self-aligning vibration excitator. |
| EP18000299.0A EP3373291B1 (en) | 2005-02-08 | 2006-02-07 | Self-supporting vibration excitator with built-in sensor accommodation chamber |
| JP2007554032A JP4837677B2 (en) | 2005-02-08 | 2006-02-07 | Self-supporting and self-aligning shaker |
| PCT/NL2006/000062 WO2006085754A2 (en) | 2005-02-08 | 2006-02-07 | Self-supporting and self -aligning vibration excitator |
| EP06716605.8A EP1851753B1 (en) | 2005-02-08 | 2006-02-07 | Self-supporting and self-aligning vibration excitator |
| CN2006800042845A CN101115980B (en) | 2005-02-08 | 2006-02-07 | Self-supporting and self -aligning vibration excitator |
| US11/815,740 US7793547B2 (en) | 2005-02-08 | 2006-02-07 | Self-supporting and self-aligning vibration excitator |
| CN2010102655902A CN101923851B (en) | 2005-02-08 | 2006-02-07 | Self-supporting and self -aligning vibration excitator |
| US12/855,810 US8302481B2 (en) | 2005-02-08 | 2010-08-13 | Self-supporting and self-aligning vibration excitator |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1028222A NL1028222C2 (en) | 2005-02-08 | 2005-02-08 | Self-supporting and self-aligning vibration excitator. |
| NL1028222 | 2005-02-08 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL1028222C2 true NL1028222C2 (en) | 2006-08-09 |
Family
ID=35637100
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL1028222A NL1028222C2 (en) | 2005-02-08 | 2005-02-08 | Self-supporting and self-aligning vibration excitator. |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US7793547B2 (en) |
| EP (2) | EP1851753B1 (en) |
| JP (1) | JP4837677B2 (en) |
| CN (2) | CN101115980B (en) |
| NL (1) | NL1028222C2 (en) |
| WO (1) | WO2006085754A2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102213646A (en) * | 2010-04-09 | 2011-10-12 | 中国海洋石油总公司 | Experimental device and experimental method for power substructure of bracket pipe frame of pipe-laying ship |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL1028222C2 (en) * | 2005-02-08 | 2006-08-09 | Petrus Johannes Gerardu Linden | Self-supporting and self-aligning vibration excitator. |
| GB2578302A (en) * | 2018-10-22 | 2020-05-06 | Kompetenzzentrum Das Virtuelle Fahrzeug | Silencer accessory device for electrodynamic shakers |
| CN113654749B (en) * | 2021-08-11 | 2023-06-13 | 哈尔滨工程大学 | Self-adaptive hydraulic vibration exciter mounting device |
| WO2023218507A1 (en) * | 2022-05-09 | 2023-11-16 | 日本電信電話株式会社 | Alignment device and alignment method |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3368085A (en) * | 1965-11-19 | 1968-02-06 | Trustees Of The Ohio State Uni | Sonic transducer |
| US3511323A (en) * | 1968-02-23 | 1970-05-12 | Black & Decker Mfg Co | Sonic tool with generally undamped mounting of nodal portion of transducer |
| US20040105556A1 (en) * | 2002-11-18 | 2004-06-03 | Grove Deborah M | Electronic stethoscope measurement system and method |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2955460A (en) * | 1957-04-30 | 1960-10-11 | Northrop Corp | Electro-hydraulic vibration machine |
| US2919624A (en) * | 1957-06-04 | 1960-01-05 | Lindly & Company Inc | Apparatus for inspecting material |
| US2936064A (en) * | 1957-12-27 | 1960-05-10 | Dravo Corp | Vibratory bulk material conveyor mechanism |
| US3243995A (en) * | 1961-10-02 | 1966-04-05 | Garrett Corp | Vibration producing apparatus |
| US3518766A (en) * | 1969-01-30 | 1970-07-07 | Emanuel Burt | Piezoelectric cleaning device with removable workpiece |
| US4741231A (en) * | 1986-04-14 | 1988-05-03 | The Warner & Swasey Company | Tool force sensor and method of making same |
| US5520061A (en) * | 1989-03-14 | 1996-05-28 | Enprotech Corporation | Multiple axis transducer mounting collar |
| US5040666A (en) * | 1990-01-25 | 1991-08-20 | Carrier Vibrating Equipment, Inc. | Vibrating two mass conveyor apparatus |
| JP3412944B2 (en) * | 1995-02-22 | 2003-06-03 | 株式会社日立製作所 | Damage detection device |
| WO1998023938A1 (en) * | 1996-11-29 | 1998-06-04 | Arçelik A.S. | A quality control system for testing mechanical devices |
| DE19653427A1 (en) * | 1996-12-20 | 1998-07-02 | Siemens Ag | Force sensor |
| EP1067860A1 (en) * | 1998-03-30 | 2001-01-17 | Rush-Presbyterian-St.Luke's Medical Centre | Method and apparatus for detection of air cavities in a body |
| JP3568400B2 (en) * | 1998-10-23 | 2004-09-22 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | Internal cavity inspection equipment for castings |
| RU2235187C2 (en) * | 2000-05-16 | 2004-08-27 | Иванников Владимир Иванович | Device for applying vibration to pipe string in well (variants) |
| US6936209B2 (en) * | 2002-11-27 | 2005-08-30 | 3M Innovative Properties Company | Methods and devices for processing polymer films |
| DE10301240B4 (en) * | 2003-01-15 | 2005-09-01 | Hettlab Ag | Reaction chamber system for processing samples |
| NL1028222C2 (en) * | 2005-02-08 | 2006-08-09 | Petrus Johannes Gerardu Linden | Self-supporting and self-aligning vibration excitator. |
| EP2047227B1 (en) * | 2006-07-27 | 2011-01-05 | Pirelli Tyre S.p.A. | Method for analysing tire vibration characteristics and an apparatus for carrying out said method |
-
2005
- 2005-02-08 NL NL1028222A patent/NL1028222C2/en not_active IP Right Cessation
-
2006
- 2006-02-07 WO PCT/NL2006/000062 patent/WO2006085754A2/en active Application Filing
- 2006-02-07 US US11/815,740 patent/US7793547B2/en active Active
- 2006-02-07 JP JP2007554032A patent/JP4837677B2/en active Active
- 2006-02-07 EP EP06716605.8A patent/EP1851753B1/en active Active
- 2006-02-07 CN CN2006800042845A patent/CN101115980B/en active Active
- 2006-02-07 EP EP18000299.0A patent/EP3373291B1/en active Active
- 2006-02-07 CN CN2010102655902A patent/CN101923851B/en active Active
-
2010
- 2010-08-13 US US12/855,810 patent/US8302481B2/en active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3368085A (en) * | 1965-11-19 | 1968-02-06 | Trustees Of The Ohio State Uni | Sonic transducer |
| US3511323A (en) * | 1968-02-23 | 1970-05-12 | Black & Decker Mfg Co | Sonic tool with generally undamped mounting of nodal portion of transducer |
| US20040105556A1 (en) * | 2002-11-18 | 2004-06-03 | Grove Deborah M | Electronic stethoscope measurement system and method |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102213646A (en) * | 2010-04-09 | 2011-10-12 | 中国海洋石油总公司 | Experimental device and experimental method for power substructure of bracket pipe frame of pipe-laying ship |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101923851B (en) | 2012-02-15 |
| EP1851753A2 (en) | 2007-11-07 |
| WO2006085754A3 (en) | 2007-09-20 |
| CN101115980A (en) | 2008-01-30 |
| EP3373291B1 (en) | 2021-05-12 |
| EP1851753B1 (en) | 2019-09-04 |
| US7793547B2 (en) | 2010-09-14 |
| JP2008530525A (en) | 2008-08-07 |
| US20100300206A1 (en) | 2010-12-02 |
| CN101923851A (en) | 2010-12-22 |
| CN101115980B (en) | 2010-12-08 |
| EP3373291A1 (en) | 2018-09-12 |
| US8302481B2 (en) | 2012-11-06 |
| US20080310255A1 (en) | 2008-12-18 |
| WO2006085754A2 (en) | 2006-08-17 |
| JP4837677B2 (en) | 2011-12-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NL1028222C2 (en) | Self-supporting and self-aligning vibration excitator. | |
| US8789416B2 (en) | MEMS gyroscope for detecting rotational motions about an X-, Y-, and/or Z-axis | |
| EP3440447B1 (en) | Compensated mechanical testing system | |
| US4523383A (en) | Position sensing apparatus | |
| JP2603416B2 (en) | Inspection device for inspecting the dimensions of objects | |
| JP2005522655A (en) | Kinematic coupling with damper | |
| JP2020201050A (en) | Method and device for testing screw fastening state | |
| KR101476808B1 (en) | Scanner apparatus and atomic force microscope including the same | |
| US20130036801A1 (en) | Apparatus and method for measuring moment of inertia | |
| KR20120135895A (en) | Scanning probe microscope having support stage incorporating a kinematic flexure arrangement | |
| JP5813346B2 (en) | Excitation apparatus and excitation method | |
| JP4856426B2 (en) | Micro structure inspection apparatus and micro structure inspection method | |
| TWI716239B (en) | A sensing apparatus for sensing low frequency load and high frequency load | |
| US7141963B1 (en) | Handheld switch measurement system | |
| JP2006084455A (en) | Angular velocity sensor inspection device | |
| KR20180116975A (en) | MEMS gyroscope with 1 DOF drive-mode | |
| Fu et al. | Six-axis load head with application to electrical conductor nonlinear dynamics | |
| JP2006118968A (en) | Multiaxial excitation apparatus for vibration test | |
| Dumont et al. | Using accelerometers for measuring rotational degrees-of-freedom | |
| KR102162440B1 (en) | Spring array device for verifying reliability and accuracy of mechnical impedance estimaing robot | |
| Howard et al. | Six-axis vibrational power transducer for active vibration isolation | |
| JP2508846Y2 (en) | Vibration test device for learning | |
| JPH11125590A (en) | Balance-type viscoelasticity measuring device | |
| Howard et al. | Development of a transducer for active vibration isolation using translational and rotational power transmission as a cost function | |
| Badshah | On modal testing and analysis of aluminum foam: experimental setup and approach |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD2B | A search report has been drawn up | ||
| V1 | Lapsed because of non-payment of the annual fee |
Effective date: 20120901 |